基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法技术

本发明专利技术公开一种基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法，包括以下步骤：S1：确定容差优化的标准；根据关键因素与输出特性之间的关系以及实际加工能力，确定所述关键因素的公差范围；S2：确定所述关键因素的水平数；设计正交试验，计算每组所述正交试验的输出结果；求取各所述关键因素的贡献率；S3：将所述贡献率按照一定容差步长减小容差，获得所述关键因素的新公差范围；再次计算各所述关键因素的贡献率；S4：在步骤S3确定的所述新公差范围内求出对应的新公差范围的输出特性波动范围；S5：重复步骤S3‑S4的工作，直到所述输出特性波动范围满足容差优化标准，或者新公差范围达到加工精度下限，此时所述新公差范围即为分步容差优化的最终结果。

Fractional tolerance optimization method of electromagnetic relay based on change contribution rate

The invention discloses an electromagnetic relay changes the contribution rate of tolerance optimization method based on step by step, which comprises the following steps: S1: to determine the tolerance optimization criteria; according to the relationship between the key factors and the output characteristics and the actual processing capacity, to determine the key factors of the tolerance range; S2: the key factor to determine the number of levels; the design of orthogonal test, the calculating results of the orthogonal test in each group; to find the key factors for each of the contribution rate; S3: the contribution rate according to a certain tolerance step to obtain a new reduced tolerance, tolerance of the key factors; again a key factor in calculating the contribution rate of each of the S4: the new tolerance; determine the scope in step S3 within the calculated range of output characteristics of a new tolerance range corresponding to the S5; S3: repeat step S4, until the output volatility of fan The new tolerance range is the final result of the step tolerance optimization, which meets the tolerance optimization criteria or the new tolerance range reaches the lower bound of machining accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法
本专利技术涉及继电器产品设计
，特别涉及一种基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法。
技术介绍
电磁继电器产品设计包括总体设计、参数设计和容差设计。总体设计完成系统功能实现，参数设计通过改变中心值提高产品抗干扰性，容差设计通过控制设计公差提高产品抗干扰性。中心值的改变不仅会影响抗干扰性而且会改变产品性能，分析复杂；容差设计不会改变中心值，应用范围更广泛。因此，采用容差设计方法提高电磁继电器批次产品的质量一致性意义重大。容差优化是基于正交试验方法确定各因素对输出结果的贡献率，然后依据贡献率对容差进行反分配得到满足要求的容差方案。传统的容差优化方法依据各因素一、二次贡献率及输出特性改变量确定各因素容差的变化范围，这种直接确定新的容差方案有三个缺点：分配方案并不唯一，需要手动调节各因素容差范围以满足输出特性要求；分配方式只根据原有公差的贡献率，没有考虑缩短容差后原先不显著的因素可能变得显著的情况，分配出的方案并非最优；分配后的方案并没有验证，不能保证新的容差方案一定满足要求。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决目前传统的容差优化方法需要手动调节各因素容差范围等问题，提供了一种基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法。为达上述目的，本专利技术提出一种基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法，包括以下步骤：S1：根据电磁继电器产品质量一致性要求确定容差优化的标准；根据关键因素与输出特性之间的关系以及实际加工能力，确定所述关键因素的公差范围；S2：根据步骤S1中确定的所述公差范围确定所述关键因素的水平数；根据所述关键因素的数量和所述水平数设计正交试验，利用快速计算模型计算每组所述正交试验的输出结果；根据所述输出结果求取各所述关键因素的贡献率；S3：将所述贡献率按照一定容差步长减小容差，获得所述关键因素的新公差范围；按照所述新公差范围进行正交试验，再次计算各所述关键因素的贡献率；S4：基于蒙特卡罗方法，在步骤S3确定的所述新公差范围内产生虚拟样本，应用快速计算模型计算得到所述虚拟样本的输出特性分布，求出对应的新公差范围的输出特性波动范围；S5：检验步骤S4得到的输出特性波动范围是否满足容差优化标准，如果不满足，则重复步骤S3-S4的工作，直到所述输出特性波动范围满足容差优化标准，或者各所述关键因素的新公差范围已达到实际生产过程中设备的加工精度下限，此时各关键因素的所述新公差范围即为分步容差优化的最终结果。根据本专利技术提出的优化方法，其中步骤S3中，在容差优化初始阶段设置的所述容差步长比在容差优化末尾阶段设置的容差步长大。根据本专利技术提出的优化方法，其中，所述步骤S3还包括，在容差步长计算中引入符合所述容差步长的设置的加速系数，然后结合贡献率得到所述容差步长的计算公式：Ii+1＝αρiMi式中Ii+1为第i+1步的步长；ρi为第i步计算的贡献率；Mi为第i步的容差极限值；α为加速系数，按照下式计算式中ηi表示第i步计算的输出特性波动范围与容差优化标准的比值；第i+1步的容差极限值Mi+1为：式中ε为实际加工能力下限值；[-Mi+1,Mi+1]即为新的容差范围。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术方法基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法，使得传统容差分配方法中对于缩短容差后原先不显著的因素可能变得显著的情况能够得以考虑，保证了容差分配方案最优；另外，本专利技术容差优化速度高，能够自动调节各因素容差范围以满足输出特性质量一致性要求。本专利技术用于在电磁继电器产品的设计阶段，根据产品的质量一致性要求以及实际加工能力，利用正交试验设计计算容差分配后的变化了的贡献率，引入容差步长，通过多次迭代，得到能够满足产品质量一致性要求与加工能力要求的最优容差分配方案。附图说明图1为本专利技术基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法，它包括以下步骤：S1：根据电磁继电器产品质量一致性要求确定容差优化的标准；根据关键因素与输出特性之间的关系以及实际加工能力，确定关键因素的公差范围；S2：根据新确定的公差范围确定关键因素的水平数；根据关键因素数量和水平数设计正交试验，利用快速计算模型计算每组试验方案的输出结果；根据正交试验结果求取各因素的贡献率；S3：根据各因素贡献率按照一定容差步长减小容差，获得关键因素的新公差范围；按照新公差范围进行正交试验，计算各因素的贡献率；S4：基于蒙特卡罗方法，在步骤S3确定的关键因素新公差范围内产生虚拟样本，应用快速计算模型计算得到虚拟样本的输出特性分布，求出对应关键因素新公差范围的输出特性的波动范围；S5：检验步骤S4得到的输出特性波动范围是否满足容差优化标准，如果不满足，则重复步骤S3-步骤S5的工作，直到输出特性波动范围满足容差优化标准或者各关键因素的公差范围已达到实际生产过程中设备的加工精度下限，此时各关键因素的公差范围即分步容差优化的最终结果。具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，步骤S1中根据电磁继电器产品具体输出特性参数(如吸合电压、释放电压等)的质量一致性要求确定输出特性参数容差优化的标准，即输出特性参数上下波动的范围；然后根据关键因素(即设计参数)与输出特性之间的关系，确定关键因素的公差范围，即如果关键因素变化对输出特性影响小，则可分配较大的公差范围，如果关键因素变化对输出特性影响较大，则可分配较小的公差范围，分配的公差都应在加工能力许可范围之内。在步骤S2中，确定关键因素的水平数为3水平，中心值、中心值+公差上限、中心值-公差下限各占1个水平；根据关键因素数量和水平数选取正交表，安排试验方案，通过电磁继电器动态特性快速计算模型对每组试验方案进行计算，求得输出特性值yi，然后代入下式计算贡献率：式中n为试验方案总数；ρil、ρiq分别为关键因素xi对应输出特性y的一次项贡献率和二次项贡献率；ρe为误差项贡献率；Sil、Siq分别为关键因素xi对应输出特性y的一次项波动平方和和二次项波动平方和；Se为误差项平方和；Ve为误差方差；Sil、Siq、Se、Ve的计算公式如下：式中T1i、T2i、T3i为试验结果中，分别对应关键因素xi三个水平的部分和；dfe为误差项自由度。如果Sil和Siq中有比Ve小的项存在，需要将其归并到Se中，并且每归并一项，dfe需要加1；ST为输出特性的总偏差平方和，按照下式计算：式中为输出特性平均值。步骤S3所述的容差步长在容差优化初始阶段可以设置较大以加快优化速度的目的，在容差优化的末尾阶段容差步长应该设置较小以达到结果最优的目的。因此，在容差步长计算中引入能够符合上述要求的加速系数，然后结合贡献率得到容差步长的计算公式：Ii+1＝αρiMi式中Ii+1为第i+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据电磁继电器产品质量一致性要求确定容差优化的标准；根据关键因素与输出特性之间的关系以及实际加工能力，确定所述关键因素的公差范围；S2：根据步骤S1中确定的所述公差范围确定所述关键因素的水平数；根据所述关键因素的数量和所述水平数设计正交试验，利用快速计算模型计算每组所述正交试验的输出结果；根据所述输出结果求取各所述关键因素的贡献率；S3：将所述贡献率按照一定容差步长减小容差，获得所述关键因素的新公差范围；按照所述新公差范围进行正交试验，再次计算各所述关键因素的贡献率；S4：基于蒙特卡罗方法，在步骤S3确定的所述新公差范围内产生虚拟样本，应用快速计算模型计算得到所述虚拟样本的输出特性分布，求出对应的新公差范围的输出特性波动范围；S5：检验步骤S4得到的输出特性波动范围是否满足容差优化标准，如果不满足，则重复步骤S3‑S4的工作，直到所述输出特性波动范围满足容差优化标准，或者各所述关键因素的新公差范围已达到实际生产过程中设备的加工精度下限，此时各关键因素的所述新公差范围即为分步容差优化的最终结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于变化贡献率的电磁继电器分步容差优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据电磁继电器产品质量一致性要求确定容差优化的标准；根据关键因素与输出特性之间的关系以及实际加工能力，确定所述关键因素的公差范围；S2：根据步骤S1中确定的所述公差范围确定所述关键因素的水平数；根据所述关键因素的数量和所述水平数设计正交试验，利用快速计算模型计算每组所述正交试验的输出结果；根据所述输出结果求取各所述关键因素的贡献率；S3：将所述贡献率按照一定容差步长减小容差，获得所述关键因素的新公差范围；按照所述新公差范围进行正交试验，再次计算各所述关键因素的贡献率；S4：基于蒙特卡罗方法，在步骤S3确定的所述新公差范围内产生虚拟样本，应用快速计算模型计算得到所述虚拟样本的输出特性分布，求出对应的新公差范围的输出特性波动范围；S5：检验步骤S4得到的输出特性波动范围是否满足容差优化标准，如果不满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓杰，叶雪荣，林义刚，付饶，董宝旭，翟国富，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23